基于激光跟踪仪的工业机器人性能测量方法与流程

技术特征：

1.一种基于激光跟踪仪的工业机器人性能测量方法，其特征是，包括激光跟踪仪、计算机和设于机器人上的示教器，计算机分别与激光跟踪仪和示教器电连接；包括如下步骤：

(1-1)建立机器人工具坐标系；

(1-2)坐标准直；

(1-3)确定机器人测量平面和试验位姿；

(1-4)选择距离准确度作为测量项目；

(1-5)激光跟踪仪测量2个激光靶球的空间位置数据；

(1-6)计算机计算测量距离和指令距离；

(1-7)计算机输出距离准确度指标，生成测试报告。

2.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪的工业机器人性能测量方法，其特征是，所述步骤(1-1)包括如下步骤：

将若干个激光靶球固定在机器人末端的夹具上，选取其中一个靶球作为TCP点，将机器人依次移动至运动空间中不在同一直线上的n个位置，在每个位置处的机器人姿态均进行变化；

激光跟踪仪测量TCP点的n组位置数据m(i)＝(xm(i)，ym(i)，zm(i))，i＝1，2，...，n；

计算机从示教器上读取n组机器人末端的位姿数据p(i)＝(x(i)，y(i)，z(i)，a(i)，b(i)，c(i))；

将p(i)用如下矩阵表示：

$p\left(i\right)=\left[\begin{array}{cccc}{n}_0\left(i\right)& o_0\left(i\right)& a_0\left(i\right)& x\left(i\right)\\ n_1\left(i\right)& o_1\left(i\right)& a_1\left(i\right)& y\left(i\right)\\ n_2\left(i\right)& o_2\left(i\right)& a_2\left(i\right)& z\left(i\right)\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right];$

其中，向量n₀(i)，o₀(i)，a₀(i)，n₁(i)，o₁(i)，a₁(i)，n₂(i)，o₂(i)，a₂(i)由(a(i)，b(i)，c(i))唯一确定；

设定x，y，z为TCP点相对机器人末端的三维坐标平移量，则机器人末端转换到TCP点的旋转矩阵T可表示为

$T=\left[\begin{array}{cccc}1& 0& 0& x\\ 0& 1& 0& y\\ 0& 0& 1& z\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$

利用公式

$\left[\begin{array}{cccc}{n}_0\left(i\right)& o_0\left(i\right)& a_0\left(i\right)& xt\left(i\right)\\ n_1\left(i\right)& o_1\left(i\right)& a_1\left(i\right)& yt\left(i\right)\\ n_2\left(i\right)& o_2\left(i\right)& a_2\left(i\right)& zt\left(i\right)\\ 0& 0& 0& 1\end{array}\right]=p\left(i\right)*T$

计算得到xt(i)，yt(i)，zt(i)，其中，TCP点位置数据Pt(i)＝(xt(i)，yt(i)，zt(i))；

利用公式

|Pt(i)-Pt(j)|＝|m(i)-m(j)|，求解x，y，z；i，j＝1，2，..n；i≠j；

将x，y，z输入到机器人示教器上，示教器建立工具坐标系，示教器显示TCP点的空间位姿数据。

3.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪的工业机器人性能测量方法，其特征是，步骤(1-2)包括如下步骤：

将机器人依次移动至运动空间中不在同一直线上的任意n个位置，每个位置处的机器人姿态均进行变化；

激光跟踪仪测量n组空间位置数据m(i)＝(xm(i)，ym(i)，zm(i))，计算机读取示教器的位置数据p(i)＝(x(i)，y(i)，z(i))；

利用公式T＝B*A^-1计算测量坐标系和机座坐标系之间的转换矩阵T，其中，A^-1为矩阵A的逆；

利用公式计算机座坐标系下的位置数据。

4.根据权利要求1所述的基于激光跟踪仪的工业机器人性能测量方法，其特征是，步骤(1-3)包括如下步骤：

根据被测机器人实际工作空间范围，从GB/T 12642-2013标准提供的4个测试立方体中选择最合适的测试立方体和测试平面，确定机器人测量平面和试验位姿。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于激光跟踪仪的工业机器人性能测量方法，其特征是，步骤(1-5)包括如下步骤：

激光跟踪仪测量2个激光靶球的位置，得到2个激光靶球的位姿数据pt(i₁)＝(xm(i₁)，ym(i₁)，zm(i₁)，am(i₁)，bm(i₁)，cm(i₁))，其中i₁＝1，2；每个激光靶球的位置循环测量30次，分别得到两个激光靶球的30组测试数据pm(i₁，j₁)，i₁＝1，2；j₁＝1，2，...，30。

6.根据权利要求5所述的基于激光跟踪仪的工业机器人性能测量方法，其特征是，步骤(1-6)包括如下步骤：

(6-1)计算机读取示教器上的指令位置p(i₁)

p(i₁)＝(xc(i₁)，yc(i₁)，zc(i₁)，ac(i₁)，bc(i₁)，cc(i₁))；

(6-2)计算机计算测量距离

(6-2-1)计算机利用公式

$D_p\left(j_1\right)=\sqrt{{\left(xm\right(1,j_1)-xm(2,j_1\left)\right)}^2+{\left(ym\right(1,j_1)-ym(2,j_1\left)\right)}^2+{\left(zm\right(1,j_1)-zm(2,j_1\left)\right)}^2}$

计算2个激光靶球位置距离D_p(j₁)；

(6-2-2)计算机利用公式计算每个激光

靶球的姿态距离Da(j₁)，Db(j₁)，Dc(j₁)；

(6-2-3)计算机利用公式计算每个激光靶球的平均距离Avg(D_p)，Avg(D_a)，Avg(D_b)和Avg(D_c)；

(6-3)计算指令距离

(6-3-1)计算机利用公式

计算位置距离Dc_p；

(6-3-2)计算机利用公式计算姿态距离Dc_a，Dc_b和Dc_c；

(6-4)计算机利用公式计算距离准确度指标AD_p、AD_b和AD_c。